Question

【題目】牛奶密度是檢驗牛乳質量的一項重要指標，小明為了比較市場上兩種不同品牌牛奶的密度，設計了如下實驗：
（1）通過觀察比較牛奶的密度
小明將一正方體塑料塊先后放入兩種牛奶中，讓它漂浮在液面上，觀察塑料塊露出液面的體積，露出液面體積較大的牛奶的密度較 ． 又將壓強計的金屬盒先后放入兩種牛奶中的同一深度，觀察U形管液面的高度差，高度差較大的牛奶的密度較 ．
（2）通過測量比較牛奶的密度
小明利用彈簧測力計、燒杯、石塊、細繩和水等物品來測量．其操作步驟是：
①用彈簧測力計測出石塊的重力為G；
②將石塊浸沒在水中，彈簧測力計的示數為F1；
③（寫出具體方法和要測出的物理量并用字母表示）：
④牛奶密度的表達式為ρ牛奶=（用測出物理量的字母表示，水的密度用ρ水表示）．

Answer 1

【答案】
（1）大；大
（2）將石塊浸沒在水中，彈簧測力計的示數為F2；ρ水
【解析】解：（1）塑料塊能漂浮在兩種牛奶中，說明所受的浮力都等于塑料塊自身的重力．根據浮力的公式F浮=ρ液gV排 ， 誰的密度大，誰排開的液體體積就小，因此，露出液面體積較大的牛奶的密度較大；
根據液體內部壓強公式p=ρgh，當金屬盒在兩種牛奶中的深度相同時，密度越大的牛奶，產生的壓強越大，因此，壓強計高度差較大的牛奶的密度較大．（2）③將石塊浸沒在水中，彈簧測力計的示數為F2；
④根據阿基米德原理可知，石塊在水中的浮力為F浮水=G﹣F1=ρ水V排g，即V排= ；石塊在牛奶中的浮力為F浮牛奶=G﹣F2=ρ牛奶V排g，即V排= ，所以有： = ，化簡得：ρ牛奶= ρ水 ． 故答案為：（1）大；大；（2）③將石塊浸沒在水中，彈簧測力計的示數為F2；④ ρ水 ．
（1）根據漂浮條件可確定塑料塊受到的浮力大小關系，通過觀察得出塑料塊排開牛奶的體積關系，再根據阿基米德原理判斷牛奶的密度關系；
由液體內部的壓強規律可知，在深度相同時，液體的密度越大，其受到的壓強也越大，由此可判斷不同牛奶的密度大小．（2）利用題目中所方法測牛奶密度，遇到的關鍵困難是要解決如何測牛奶的體積，這里是借助了水來進行等效替代．因此，按照這一思路結合密度的公式可完成本實驗．小華的兩種方法巧妙地利用浮力和液體壓強對兩種牛奶的密度進行比較，都是學以致用的好事例，只是這兩種方法只能比較，并非測量，而且密度大小并不是判斷牛奶優劣的唯一指標，我們應有選擇地加以利用．